基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法及系统，属于水环境监测技术领域，所述方法包括：从显微镜视野图像中提取束丝藻群体图像；对束丝藻群体图像进行线段检测，记录每个线段的参数；基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合，计算拟合曲线的长度；基于拟合曲线的长度和单个束丝藻细胞个体的长度进行细胞个体计数。本发明专利技术采用线段检测代替了常规的特征点检测，基于线段的中点集合进行多项式拟合，根据拟合曲线的长度计算细胞个体数量，提出束丝藻的群体长度更为精准的提取方法，具有普适性强、统计计算精准的特点。精准的特点。精准的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法及系统


[0001]本专利技术属于水环境监测
，具体涉及一种基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法及系统。

技术介绍

[0002]束丝藻是一种在淡水生活的浮游丝状藻类，是我国淡水水体常见的水华蓝藻之一，能引发水华，但亦可调节水体的浮力。一般束丝藻的藻丝直或稍弯曲，藻丝侧面相连成束状群体。束丝藻群体中细胞个体的计数是束丝藻形态分析和水环境监测的重要手段。
[0003]在现有的束丝藻识别计数的方法中，主要是基于被检测出的束丝藻群体的框体的最长边和人工设定的束丝藻个体长度来大致估算束丝藻群体中个体的数目，受限于束丝藻呈弯曲状，往往其长度和束丝藻外接框体的最长边差异较大，导致现有的方法的普适性不高，估算的个体数目往往偏差较大。在现有方法中，还有些往往直接粗略地使用yolov4方法得到束丝藻群体的外接矩形框的对角线距离为束丝藻群体的实际长度。而在实际情况中束丝藻群体往往不是一条直线，用直线代替曲线来计算细胞个体数量会导致其结果的误差巨大。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法及系统，用于解决现有的束丝藻识别计数方式估算的个体数目偏差较大的问题。
[0005]本专利技术第一方面，公开一种基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法，所述方法包括：
[0006]从显微镜视野图像中提取束丝藻群体图像；
[0007]对束丝藻群体图像进行线段检测，记录每个线段的参数；r/>[0008]基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合，计算拟合曲线的长度；
[0009]基于拟合曲线的长度和单个束丝藻细胞个体的长度进行细胞个体计数。
[0010]在以上技术方案的基础上，优选的，所述对束丝藻的群体图像进行线段检测具体包括：
[0011]对束丝藻群体图像进行边缘检测；
[0012]计算图像中束丝藻群体边缘的梯度并量化方向；
[0013]分割具有相同梯度方向的区域；
[0014]提取具有相同梯度方向的区域中的点集，将点集拟合成线段。
[0015]在以上技术方案的基础上，优选的，所述每个线段的参数包括：
[0016]每一条被检测出的线段的两个端点、中点及斜率。
[0017]在以上技术方案的基础上，优选的，在对束丝藻群体图像进行线段检测之后，在基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合之前，还包括：
[0018]提取每一条被检测出的线段的斜率组成斜率集合；
[0019]计算斜率集合对应的线段倾斜角的均值，将线段倾斜角的均值所在方向作为束丝藻群体的主方向；
[0020]计算线段倾斜角的均值与指定方向的角度差值；
[0021]基于角度差值旋转束丝藻群体图像，使束丝藻群体的主方向朝向指定方向；
[0022]剔除与束丝藻群体的主方向的角度差值大于预设阈值的线段。
[0023]在以上技术方案的基础上，优选的，所述基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合，计算拟合曲线的长度具体包括：
[0024]提取每一条被检测出的线段的中点组成中点集合；
[0025]根据中点集合对束丝藻群体进行多项式拟合，得到拟合曲线S；
[0026]以像素为单位计算拟合曲线S的长度为L。
[0027]在以上技术方案的基础上，优选的，所述基于拟合曲线的长度和单个束丝藻细胞个体的长度进行细胞个体计数具体包括：
[0028]设人工设定束丝藻细胞个体的长度为l个像素；
[0029]求出群体中个体数目n＝L/l。
[0030]本专利技术第二方面，公开一种基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数系统，所述系统包括：
[0031]数据获取模块：用于从显微镜视野图像中提取束丝藻的群体图像；
[0032]线段检测模块：用于对束丝藻的群体图像进行线段检测，记录每个线段的参数；
[0033]曲线拟合模块：用于基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合，计算拟合曲线的长度；
[0034]个体计数模块：用于基于拟合曲线的长度和单个束丝藻细胞个体的长度进行细胞个体计数。
[0035]在以上技术方案的基础上，优选的，所述系统还包括：
[0036]图像旋转模块：用于在多项式拟合之前旋转束丝藻的群体图像，使束丝藻群体的主方向朝向指定方向，剔除与束丝藻群体的主方向的角度差值大于预设阈值的线段。
[0037]本专利技术第三方面，公开一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；
[0038]其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
[0039]所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如本专利技术第一方面所述的方法。
[0040]本专利技术第四方面，公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如本专利技术第一方面所述的方法。
[0041]本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：
[0042]1)考虑到特征点检测易受水体中杂质的影响的问题，本专利技术采用线段检测代替了常规的特征点检测，基于线段中点集合进行多项式拟合，根据拟合曲线的长度计算细胞个体数量，该方式提供了束丝藻的群体长度更为精准的提取方法，其克服了传统方法用最长边代替束丝藻总长度的方法具备所具备的不合理性和不准确性的弱点，具有普适性强、统计计算精准的特点；
[0043]2)为了使得多项式拟合达到最佳效果，本专利技术旋转图像至曲线拟合的较佳角度，
再进行曲线拟合，使束丝藻群体主方向趋近于实际生长方向，得到的最终计算所得束丝藻群体长度与生物学上实际长度贴合度更高，为后续群体中细胞个体计数提供了更为准确的数据和参考。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术的基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法流程图；
[0046]图2为本专利技术的束丝藻群体图像示意图；
[0047]图3为本专利技术的束丝藻群体图像线段检测结果示意图；
[0048]图4为本专利技术的图像旋转结果示意图；
[0049]图5为本专利技术的曲线拟合结果示意图。
具体实施方式
[0050]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法，其特征在于，所述方法包括：从显微镜视野图像中提取束丝藻群体图像；对束丝藻群体图像进行线段检测，记录每个线段的参数；基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合，计算拟合曲线的长度；基于拟合曲线的长度和单个束丝藻细胞个体的长度进行细胞个体计数。2.根据权利要求1所述的基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法，其特征在于，所述对束丝藻的群体图像进行线段检测具体包括：对束丝藻群体图像进行边缘检测；计算图像中束丝藻群体边缘的梯度并量化方向；分割具有相同梯度方向的区域；提取具有相同梯度方向的区域中的点集，将点集拟合成线段。3.根据权利要求1所述的基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法，其特征在于，所述每个线段的参数包括：每一条被检测出的线段的两个端点、中点及斜率。4.根据权利要求3所述的基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法，其特征在于，在对束丝藻群体图像进行线段检测之后，在基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合之前，还包括：提取每一条被检测出的线段的斜率组成斜率集合；计算斜率集合对应的线段倾斜角的均值，将线段倾斜角的均值所在方向作为束丝藻群体的主方向；计算线段倾斜角的均值与指定方向的角度差值；基于角度差值旋转束丝藻群体图像，使束丝藻群体的主方向朝向指定方向；剔除与束丝藻群体的主方向的角度差值大于预设阈值的线段。5.根据权利要求3所述的基于线段检测的束丝藻群体中细胞个体的计数方法，其特征在于，所述基于检测出的线段的参数对束丝藻群体进行多项式拟合，计算拟合曲线的长度具体包括：提取每一条被检...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩兵，袁希，聂先贝，徐珏，黎甜，程和煦，黄金，王满，
申请(专利权)人：睿克环境科技中国有限公司，
类型：发明
国别省市：